Нужна критика и совет по оптимизации работы класса на сокетах

@Chizel · Регистрация: 19.11.2014

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Написал класс для работы с устройствами по протоколу Modbus TCP. Читаю регистры (один регистр это два байта) 9999 регистров моя программа читает более секунды, это не учитывая, что полученный результат нужно складывать в массив отдельный. По сути же, она должна в пару десятков миллисекунд отрабатывать.
Program.cs

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
static void Main(string[] args)
        {
            try
            {
                ModbusTCP device = new ModbusTCP();
                device.Connect(502, 1, "192.168.1.21", 1, true, 1000);
 
                ushort[] registers = new ushort[9999];
 
                DateTime start = DateTime.Now;
                for (int i = 0; i < 80; i++)
                {
                    device.ReadUsignedHoldingRegisters((ushort)(40001 + i * 125), 125);
                }
                DateTime finish = DateTime.Now;
 
                Console.WriteLine(finish - start);
                Console.ReadKey();
            }
            catch(Exception ex)
            {
                Console.WriteLine(ex.ToString());
            }

ModbusTCP.cs

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
public class ModbusTCP
    {
        private int port;
        private byte modbusStation;
        private string ipAddress;
        private ushort shift;    //отсчет регистров с 0 или с 1
        private bool byteOrder;  //порядок байт
 
        public Socket Socket { get; set; }
 
        public ModbusTCP() { }
 
        public void Connect(int _port, byte _modbusStation, string _ipAddress, ushort _shift, bool _byteOrder, int timeout)
        {
            try
            {
                port = _port;
                modbusStation = _modbusStation;
                shift = _shift;
                byteOrder = _byteOrder;
                ipAddress = _ipAddress;
                IPEndPoint ipPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse(ipAddress), port);
                Socket = new Socket(AddressFamily.InterNetwork, SocketType.Stream, ProtocolType.Tcp);
                Socket.ReceiveTimeout = timeout;
                Socket.Connect(ipPoint);
            }
            catch
            {
                
            }
        }
 
        public ushort[] ReadUsignedHoldingRegisters(ushort firstRegister, ushort amountRegisters)
        {
            if (firstRegister >= 40000 && firstRegister < 50000) firstRegister -= 40000;
            byte[] dataReceive = SendReceive(CreateDataForReadHoldingRegisters(firstRegister, amountRegisters));
            ushort[] dataUshort = new ushort[amountRegisters];
            for (int i = 0; i < amountRegisters; i++)
            {
                byte[] byteTemp = new byte[2];
                if (byteOrder) byteTemp = new byte[2] { dataReceive[i * 2 + 10], dataReceive[i * 2 + 9] };
                else byteTemp = new byte[2] { dataReceive[i * 2 + 9], dataReceive[i * 2 + 10] };
                dataUshort[i] = BitConverter.ToUInt16(byteTemp, 0);
            }
            return dataUshort;
        }
 
        private List<byte[]> CreateDataForReadHoldingRegisters(ushort firstRegister, ushort amountRegisters)
        {
            byte[] dataSend = new byte[12]; //запрос на чтение
 
            byte[] dataReceive = new byte[9 + amountRegisters * 2]; //ответ от устройства
            firstRegister -= shift; //адресс первого регистра в соответствии со сдвигом
 
            //Формирую запрос
 
            //идентификатор транзакции
            dataSend[0] = 30;
            dataSend[1] = 0;
            //идентификатор протокола
            dataSend[2] = 0;
            dataSend[3] = 0;
            //длина сообщения
            dataSend[4] = 0;
            dataSend[5] = 6;
            //адрес устройства
            dataSend[6] = modbusStation;
            //функция
            dataSend[7] = 3;
            //адрес первого регистра
            dataSend[8] = BitConverter.GetBytes(firstRegister)[1];
            dataSend[9] = BitConverter.GetBytes(firstRegister)[0];
            //количество необходимых регистров
            dataSend[10] = BitConverter.GetBytes(amountRegisters)[1];
            dataSend[11] = BitConverter.GetBytes(amountRegisters)[0];
 
            return new List<byte[]>() { dataSend, dataReceive };
        }
 
        private byte[] SendReceive(List<byte[]> data)
        {
            Socket.Send(data[0]);
            Socket.Receive(data[1]);
            return data[1];
        }

@aquaMakc · 08.06.2017, 11:57

Вместо

C#
1
2
3
DateTime start = DateTime.Now;
...
DateTime finish = DateTime.Now

лучше использовать Stopwatch

дважды инициализируется массив:

C#
1
2
3
byte[] byteTemp = new byte[2];
if (byteOrder) byteTemp = new byte[2] { dataReceive[i * 2 + 10], dataReceive[i * 2 + 9] };
else byteTemp = new byte[2] { dataReceive[i * 2 + 9], dataReceive[i * 2 + 10] };

можно вообще в одну строчку:

C#
1
byte[] byteTemp1 = new byte[2] { dataReceive[i * 2 +(byteOrder ? 10 : 9)], dataReceive[i * 2 + (byteOrder ? 9 : 10)] };

тут я бы через битовые операции сделал:

C#
1
BitConverter.GetBytes(firstRegister)[1];

@Chizel · 13.06.2017, 10:51 **[ТС]**

Сообщение от aquaMakc

лучше использовать Stopwatch
дважды инициализируется массив:

Все равно полторы секунды выполняется.

Сообщение от aquaMakc

тут я бы через битовые операции сделал:

Для ускорения работы или какие то другие причины?

@aquaMakc · 13.06.2017, 11:33

Сообщение от Chizel

Все равно полторы секунды выполняется.

У вас, скорее всего, основное время уходит на выполнение метода SendReceive, а особенно - ожидание ответа от клиента. Чтобы этот процесс ускорить - надо переделывать логику программы на многопоточность, будь то отдельные потоки, распараллеливание PLINQ или асинхронные альтернативы.

Добавлено через 1 минуту

Сообщение от Chizel

Для ускорения работы или какие то другие причины?

Если ускорение и будет, то вряд ли вы его заметите без бенчмарка. Просто, это более наглядный механизм.

@Chizel · 13.06.2017, 15:29 **[ТС]**

Сообщение от aquaMakc

Чтобы этот процесс ускорить - надо переделывать логику программы на многопоточность, будь то отдельные потоки, распараллеливание PLINQ или асинхронные альтернативы.

реализовал вот так, все равно полторы секунды
Program.cs

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
                ModbusTCP scadapack330 = new ModbusTCP();
                scadapack330.Connect(502, 1, "192.168.1.21", 1, true, 1000);
 
                ushort[] registers = new ushort[9999];
                Task[] tasks = new Task[80];
                Stopwatch sw = Stopwatch.StartNew();
 
                for (int i = 0; i < 80; i++)
                {
                    int a = i;
                    tasks[i] = Task.Factory.StartNew(() => scadapack330.Read((ushort)(40001 + a * 125), 125));
                }
                Task.WaitAll(tasks);
                sw.Stop();
                Console.WriteLine("=======");
                Console.WriteLine(sw.ElapsedMilliseconds);
                Console.ReadKey();

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
        public void Read(ushort firstRegister, ushort amountRegisters)
        {
            if (firstRegister >= 40000 && firstRegister < 50000) firstRegister -= 40000;
            byte[] dataSend = new byte[12]; //запрос на чтение
 
            byte[] dataReceive = new byte[9 + amountRegisters * 2]; //ответ от устройства
            firstRegister -= shift; //адресс первого регистра в соответствии со сдвигом
 
            //Формирую запрос
            identifierTranzaction++;
            //идентификатор транзакции
            dataSend[0] = BitConverter.GetBytes(identifierTranzaction)[1];
            dataSend[1] = BitConverter.GetBytes(identifierTranzaction)[0];
            //идентификатор протокола
            dataSend[2] = 0;
            dataSend[3] = 0;
            //длина сообщения
            dataSend[4] = 0;
            dataSend[5] = 6;
            //адрес устройства
            dataSend[6] = modbusStation;
            //функция
            dataSend[7] = 3;
            //адрес первого регистра
            dataSend[8] = BitConverter.GetBytes(firstRegister)[1];
            dataSend[9] = BitConverter.GetBytes(firstRegister)[0];
            //количество необходимых регистров
            dataSend[10] = BitConverter.GetBytes(amountRegisters)[1];
            dataSend[11] = BitConverter.GetBytes(amountRegisters)[0];
 
            Socket.Send(dataSend);
            Socket.Receive(dataReceive);
 
            ushort[] dataUshort = new ushort[amountRegisters];
            for (int i = 0; i < amountRegisters; i++)
            {
                byte[] byteTemp = new byte[2] { dataReceive[i * 2 + (byteOrder ? 10 : 9)], dataReceive[i * 2 + (byteOrder ? 9 : 10)] };
                dataUshort[i] = BitConverter.ToUInt16(byteTemp, 0);
            }
 
        }

@aquaMakc · 13.06.2017, 15:38

Само-собой.
Ты один раз создал ModbusTCP, соответственно Socket тоже один. И ты через 1 сокет синхронно пытаешься отправить данные и прочесть ответ. То, что это делаешь в разных потоках никак не влияет на суть процесса. Более того, в таком варианте НИКТО не может гарантировать адекватность работы программы в целом.
Я так понял, что ты "долбишь" одно и то-же устройство читая 80 разных регистров. Оно врядли работает асинхронно. Тут без вариантов - смирись и опрашивай регистры последовательно.

@Chizel · 13.06.2017, 16:51 **[ТС]**

Сообщение от aquaMakc

Я так понял, что ты "долбишь" одно и то-же устройство читая 80 разных регистров.

Не, я долблю одно и то-же устройство читая 9999 регистров в цикле по 125 штук за раз (всего 80 раз выходит). Читал, что если читать по Modbus TCP то должно в несколько десятков миллисекунд чтение проходить. Если по Modbus RTU, то дольше конечно.

@aquaMakc · 13.06.2017, 17:00

Сообщение от Chizel

Читал, что если читать по Modbus TCP

Ну во-первых, пакет по сети может передаваться не моментально (для локальной менее актуально, для интернет - более);
Во-вторых, устройство отвечает тоже не моментально.
Получив запрос изделие должно:
1) Удостовериться, что пакет получен полностью;
2) Пересчитать контрольную сумму;
3) Сверить контрольную сумму из запроса с рассчитанной;
4) Разобрать запрос и понять что требуется;
5) Сформировать ответ;
6) Рассчитать контрольную сумму ответа и добавить её в ответ;
7) Переслать ответ обратно.

При этом надо учитывать, что внутри устройства крайне редко ставятся Intel Core i9 и помимо задачи обмена с пользователем есть куча других, которые (как-правило) имеют больший приоритет, то полторы секунды на опрос 9999 регистров - вполне нормальное время.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Загрузка PNG-файла с альфа-каналом с помощью библиотеки SDL3_image на Android 8Observer8 27.01.2026 Содержание блога SDL3_image - это библиотека для загрузки и работы с изображениями. Эта пошаговая инструкция покажет, как загрузить и вывести на экран смартфона картинку с альфа-каналом, то есть с. . .	влияние грибов на сукцессию anaschu 26.01.2026 Бифуркационные изменения массы гриба происходят тогда, когда мы уменьшаем массу компоста в 10 раз, а скорость прироста биомассы уменьшаем в три раза. Скорость прироста биомассы может уменьшаться за. . .	Воспроизведение звукового файла с помощью SDL3_mixer при касании экрана Android 8Observer8 26.01.2026 Содержание блога SDL3_mixer - это библиотека я для воспроизведения аудио. В отличие от инструкции по добавлению текста код по проигрыванию звука уже содержится в шаблоне примера. Нужно только. . .	Установка Android SDK, NDK, JDK, CMake и т.д. 8Observer8 25.01.2026 Содержание блога Перейдите по ссылке: https:/ / developer. android. com/ studio и в самом низу страницы кликните по архиву "commandlinetools-win-xxxxxx_latest. zip" Извлеките архив и вы увидите. . .
Вывод текста со шрифтом TTF на Android с помощью библиотеки SDL3_ttf 8Observer8 25.01.2026 Содержание блога Если у вас не установлены Android SDK, NDK, JDK, и т. д. то сделайте это по следующей инструкции: Установка Android SDK, NDK, JDK, CMake и т. д. Сборка примера Скачайте. . .	Использование SDL3-callbacks вместо функции main() на Android, Desktop и WebAssembly 8Observer8 24.01.2026 Содержание блога Если вы откроете примеры для начинающих на официальном репозитории SDL3 в папке: examples, то вы увидите, что все примеры используют следующие четыре обязательные функции, а. . .	моя боль iceja 24.01.2026 Выложила интерполяцию кубическими сплайнами www. iceja. net REST сервисы временно не работают, только через Web. Написала за 56 рабочих часов этот сайт с нуля. При помощи perplexity. ai PRO , при. . .	Модель сукцессии микоризы anaschu 24.01.2026 Решили писать научную статью с неким РОманом

@aquaMakc 484 / 397 / 68 Регистрация: 14.02.2014 Сообщений: 1,930
	13.06.2017, 15:38
	Само-собой. Ты один раз создал `ModbusTCP`, соответственно `Socket` тоже один. И ты через 1 сокет синхронно пытаешься отправить данные и прочесть ответ. То, что это делаешь в разных потоках никак не влияет на суть процесса. Более того, в таком варианте НИКТО не может гарантировать адекватность работы программы в целом. Я так понял, что ты "долбишь" одно и то-же устройство читая 80 разных регистров. Оно врядли работает асинхронно. Тут без вариантов - смирись и опрашивай регистры последовательно. 1